CN103701162A - 电池管理*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电池管理***，包括一电池组、以及与电池组连接的电池管理器和均衡充电控制器，所述电池管理***还设有一与所述电池组串联连接的第一开关、以及连接所述均衡充电控制器的第二开关；所述电池管理器设有第一信号输出口和第二信号输出口，且通过所述第一、第二信号输出口分别连接并控制所述第一开关和第二开关的工作状态。与现有技术相比，本发明通过增设与电池组串联的第一开关以及连接均衡充电控制器的第二开关，并经由电池管理器来连接控制所述第一开关和第二开关，使得其能在过充电或过放电过程中有效的保护电池组，能有效增加电池组的使用寿命，而且本发明电池管理***具有更为广泛的应用范围。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术，尤其涉及一种电池管理***，其具有独立保护功能和均衡充电功能。
背景技术
各种化学电池（铅酸蓄电池、镍氢电池、锂电池等）、物理电池（电容电池、放射电池等），单体电池寿命相对较长，一旦串联成组使用后，寿命就会因其一致性较差而大大缩短，缩短量常常与串联个数成正比关系，串联成组越多，寿命就越短。因此，串联电池组常常要配备电池管理***。串联电池是电动汽车、储能电站和UPS电源等必不可少的储能装置，而电池管理***则是决定电池组寿命和使用成本的关键部分。
现有技术中，常见的电池管理***的示意图如图1所示，其包括电池组、并联于电池串两端的电池管理器和均衡充电控制器，所述电池组由E1至En串联组成，两者分别连接至一充电器。具体的工作原理如下：
充电时，首先由供电电源经恒流恒压充电器的精密恒压整流后，其充电电压“V+”直接加到电池组“En+”和“E1-”两端，电池组完全接受充电器输出的电压和电流值，所述电池管理器主要做电池组总电压、单体电池电压、电池组温度等参数检测。当任一单体电池电压或电池组总电压超过设定电压时，所述电池管理器将输出TX1指令信号（即充电信号）到充电器中，经充电器解码后关闭充电输出，关闭充电器充电电流后，超过单体电压限制的那部分单体电池旁路放电开关Kh开始闭合，对应的超压单体电池En则通过均衡放电电阻Rn，Kh进行放电减压。
***放电时，电池组电压“En+”和“E1-”直接加在放电控制器上，同时，电池管理器将检测信息和控制信号，通过TX2输送到放电控制器内，当电池组总电压或任一单体电池的电压下降到设定终止电压时，所述放电控制器则停止工作，电池组停止输出电能。
然而，上述电池管理***仍然存在一些缺陷，例如，其电池管理器主要进行电压等参数检测和参数输送功能，没有自主关闭和宽压均衡充电功能。具体来说：在充电时，一旦发生传输故障就会停止充电，有时因充电器本身解码和关闭功能失效，无法自动中止对电池组的充电，还会发生过充电事故，由于充电器电流远远大于电池管理***均衡电流，当任一单体电池到达均衡电压时，就会向充电器发出关闭指令，充电器结束充电，当超压单体电池电压下降到解除均衡封锁电压时，电池管理***又会向充电器发出充电指令，因而常常造成充电器频繁的开关机，容易造成充电器损坏。而在放电时，一旦发生电池管理***与放电控制器之间的信息传输故障或放电控制器欠压关闭电路出现故障，就会导致电池组放电失控，从而导致过放电，造成蓄电池组损坏。
通常电池过放电或过充电均会造成电池的提前报废。因此，现有电池管理***难以对电池进行有效保护，确有必要提供一种新的电池管理***来解决上述技术问题。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种电池管理***，其可有效保护电池组，防止在充电和放电过程中受到损坏。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种电池管理***，包括一电池组、以及与电池组连接的电池管理器和均衡充电控制器，所述电池组包括若干相关串联连接的单体电池，所述每个单体电池的正负极两端连接至所述电池管理器，所述电池管理***还设有一与所述电池组串联连接的第一开关、以及连接所述均衡充电控制器的第二开关；所述电池管理器设有第一信号输出口和第二信号输出口，且通过所述第一、第二信号输出口分别连接并控制所述第一开关和第二开关的工作状态。
作为本技术方案的进一步改进，所述每个单体电池的正负极两端还并联有一旁路放电电阻及与该旁路放电电阻串联的放电开关。
作为本技术方案的进一步改进，所述电池管理器内设有一实时监测每个单体电池的温度参数和电压参数的芯片。
作为本技术方案的进一步改进，所述第二开关为一宽压均衡充电调压调流器件。
作为本技术方案的进一步改进，所述第一开关和第二开关为晶体管或场效应管。
与现有技术相比，本发明电池管理***通过增设与电池组串联的第一开关以及连接均衡充电控制器的第二开关，并经由电池管理器来连接控制所述第一开关和第二开关，使得其能在过充电或过放电过程中有效的保护电池组，能有效增加电池组的使用寿命，而且本发明电池管理***具有更为广泛的应用范围。
附图说明
图1为现有技术中电池管理***的连接示意图。
图2为本发明所述的电池管理***的示意图。
具体实施方式
请参阅图2所示，本发明提供一种电池管理***，其两端分别连接充电器和放电控制器，所述充电器与一供电电源连接，用于供电电源的电能输出，所述放电控制器则与用电器连接，用于将电池管理***内的电能传输至用电器。
所述电池管理***包括一电池组、与电池组连接的电池管理器和均衡充电控制器、与所述电池组串联的第一开关K、以及连接所述均衡充电控制器的第二开关KQ。所述电池组包括若干串联连接的单体电池E1~En，所述每个单体电池的正负极两端分别连接至所述电池管理器，通过所述电池管理器内的芯片来实时监测每个单体电池的参数（如温度参数、电压参数等）。同时，所述每个单体电池的两端还并联有一旁路放电电阻R（R1、R2…R n）及与该旁路放电电阻串联的放电开关Kh(Kh1、Kh2…Khn)，其中，所述均衡充电控制器分别连接控制所述放电开关Kh。所述电池管理器设有第一信号输出口KC和第二信号输出口KH，所述KC和KH为芯片管脚，其中，所述第一信号输出口KC连接控制所述第一开关K，所述第二信号输出口KH连接控制所述第二开关KQ，由此，可经由所述电池管理器的发出的信号来控制所述第一开关和第二开关的工作状态，从而改变均衡充电控制器的状态。
值得一提的是，本发明中所述第一开关K和第二开关KQ均为广义上的开关元件，其可为晶体管、场效应管、以及其他具有开关作用的电子器件或模块。所述第一开关K与所述电池组串联设置，形成了可控制电池组充放电通道的独立开关，使电池组无需依靠外部的开关器件来实现充放电通道的开启或关闭，从而有效保护电池组，相比而言，现有技术中需要依靠外部的充电器内的开关KC（参图1）来控制电池组的充放电通道。所述第二开关KQ为一宽压均衡充电调压调流器件，其在主充电结束后仍可进行小电流连续均衡充电功能，并可选择第二开关KQ的耐压参数，使得本发明可连接到较高输出电压的各种充电环境中。
以下主要介绍本发明电池管理***的工作原理：
如图2所示，首先，供电电源经充电器内整流单元D的整流、限压及限流后，由VC+、VC-连接输出到电池管理***的主电路两端V+、V-，此时通过第一信号输出口KC输出高电平，使第一开关K被导通，电流由充电器输出V+经电池组En...E2、E1、第一开关K回到充电器的V-端，本发明增设了第一开关K、第二开关KQ两个充放电控制开关器件，其中第一开关K进行快速充电和放电及过载保护开关，其可单独对电池组进行控制。充电时，当电池管理器检测到电池组任一单体电池的电压达到设定值时，则由第一信号输出口KC输出低电平，第一开关K被断开，快速充电结束，本电池管理***将进入均衡充电阶段，此时，由第二信号输出口KH输出高电平，使第二开关KQ被导通，充电电流流过第二开关KQ，电流被限制在均衡电流以下，此时达到设定均衡电压的单体电池开始进行旁路放电，旁路放电电流等于总的均衡充电电流。当所有单体电池均达到均衡充电设定电压时，***断开第二开关KQ，充电及均衡充电结束。
在充电时，本***接受充电器最大输出电流，使其工作在充电器标准恒流或限流状态，快充结束后，充电器工作在限压或恒压状态，充电器输出电压可以高过电池组总电压较多，此时由第二开关KQ承受充电器电压V+与电池组电压之间的差值。这样，就允许充电器电压高过电池组电压，对充电器的精度和电压范围要求大大降低。而且，不同于现有技术，本电池管理***可以直接代替铅酸蓄电池而使用到铅酸蓄电池***中。
向外放电时，由E1、E2...En单体电池组成的电池组，其电流由En+经普通放电控制器VK+、VK-（或直接经用电器VF+、VF-）、K、回到E1-极。放电时，电池管理器将随时监测电池组内各单体电池的电压，当任一只单体电池电压下降到设定值时，所述第一信号输出口KC则将发出断开信号，断开所述第一开关K，从而切断电池组的放电通道，电池组停止放电。放电时，如果电池管理器检测到放电电流超过额定值时，所述第一信号输出口KC也将发出关闭信号，断开第一开关K，保护本电池组不受损坏。
综上所述，本发明电池管理***可直接代替铅酸蓄电池，使用到铅酸蓄电池***中，应用范围更广，而且，其通过设置第一开关K和第二开关KQ，使具有独立保护功能，可有效保护电池组，其明显不同于现有技术中仅以检测为主的电池管理***，而且具有宽压均衡充电设计，可在充电时同步进行均衡充电，不需要关闭充电器。
以上所述，仅是本发明的最佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，利用上述揭示的方法内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，均属于权利要求书保护的范围。
Claims (5)
1. 一种电池管理***，包括一电池组、以及与电池组连接的电池管理器和均衡充电控制器，所述电池组包括若干相关串联连接的单体电池，所述每个单体电池的正负极两端连接至所述电池管理器，其特征在于：所述电池管理***还设有一与所述电池组串联连接的第一开关、以及连接所述均衡充电控制器的第二开关；所述电池管理器设有第一信号输出口和第二信号输出口，且通过所述第一、第二信号输出口分别连接并控制所述第一开关和第二开关的工作状态。
2.根据权利要求1所述的电池管理***，其特征在于：所述每个单体电池的正负极两端还并联有一旁路放电电阻及与该旁路放电电阻串联的放电开关。
3.根据权利要求2所述的电池管理***，其特征在于：所述电池管理器内设有一实时监测每个单体电池的温度参数和电压参数的芯片。
4.根据权利要求3所述的电池管理***，其特征在于：所述第二开关为一宽压均衡充电调压调流器件。
5.根据权利要求3所述的电池管理***，其特征在于：所述第一开关和第二开关为晶体管或场效应管。
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| CN201310650340.4A CN103701162A (zh) | 2013-12-06 | 2013-12-06 | 电池管理*** |
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Application publication date: 20140402 |